Mar-M247高温合金900℃下的氧化行为研究

为探究燃气轮机用高温合金在服役环境中组织结构变化及其对合金氧化性能的影响,利用扫描电镜和能谱表征了MarM247镍基高温合金在900℃长时效后的显微组织,研究其在1000、3000、5000、8000h时效后的氧化性能。结果表明,时效1000h的氧化初期合金表面氧化物相变化较快,Al₂O₃氧化膜不完整,氧化膜增厚较快;随着氧化时间增加,富W氧化膜内生成大量孔洞和岛状不连续WO2,导致内层Al₂O₃膜界面发生剥落,外层氧化膜结构得到简化,内层Al₂O₃膜增厚且变得均匀;时效8000h后氧化层总厚度和内层Al₂O₃膜变化幅度明显减小,整个氧化膜结构趋于稳定。由于内层保护性Al₂O₃膜的增厚和结构均匀连续,使得合金的氧化性能提高。     

恒定动能Si3N4颗粒重复冲击不同厚度TiN/Ti涂层损伤特征对比分析

目的 研究砂粒冲击航空发动机压气机叶片不同厚度的TiN/Ti硬质涂层损伤特征与机理。方法 采用Si3N4硬质球恒定动能垂直重复冲击试验方法,研究厚度对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响。通过对比涂层动力学响应、能量吸收率、冲击坑点轮廓、H3/E2值和损伤形貌,分析不同厚度涂层的冲击坑点损伤特征。利用ABAQUS软件仿真获得垂直冲击下涂层的应力分布。结果 在调制比为9∶1的两层TiN/Ti涂层中,厚度为25 μm的涂层坑点直径最大,达到382.49 μm,比坑点直径最小的涂层（20 μm）大了24.8%;厚度为25 μm的涂层坑点最深,达到8.17 μm,比坑点最浅的涂层（15 μm）大了49.9%;厚度为5 μm涂层的接触力峰值最大,为161.4 N,比接触力峰值最小的涂层（20 μm）大了26.1%。随着涂层厚度的增加,涂层的抗冲击能力先增加后减小,厚度为20 μm的涂层抗冲击能力最好。冲击坑点损伤特征有三种：中心区与过渡区的疲劳剥落与疲劳磨损,边缘区的疲劳圆周裂纹与疲劳剥落,涂层/基体变形,其中,以剥落为主。结论 硬质层内的应力梯度和重复交变拉/压应力导致硬质层内产生疲劳圆周裂纹和疲劳剥落,硬质层与结合层界面处的高应力梯度导致产生层间疲劳剥落。     

含钪Al-Mg合金的抗应力腐蚀和剥落腐蚀性能研究

采用GJB1742-1993中有关铝镁系合金的应力腐蚀和剥落腐蚀试验方法，研究了高镁Al-Mg合金中添加微量元素Sc后的抗应力腐蚀和剥落腐蚀性能，利用金相显微镜和透射电子显微镜观察了合金的显微组织．结果表明，该合金具有良好的抗应力腐蚀和剥落腐蚀性能，合金变形组织中均匀弥散分布着β（Mg5Al8、Mg2Al3）沉淀相，在晶界上未出现连续口相形成的网络，因此合金耐腐蚀性能优良．     

01型变速箱差速器齿圈表面剥落失效分析

通过宏观和微区形貌检查、磁粉探伤、化学成分、能谱分析、金相组织检验和显微硬度测试,对01型变速箱差速器齿圈表面剥落原因进行了分析。结果表明该齿圈的渗碳层中存在不合格的碳化物,加之有效渗碳层较浅,基体心部硬度较软。在强喷时,喷丸会直接冲击齿圈表面,导致剥落掉块失效,并给出了必要的预防建议。     

某深沟球轴承失效分析

某深沟球轴承在使用中出现轴承滚道剥落现象。经过故障特征、理化检验等分析后发现,由于轴承选型及使用不当是导致其剥落失效的原因。     

剥落故障演变对直齿轮副啮合刚度的影响研究

作为机械装备中的关键传动机构,渐开线直齿轮在啮合传动过程中,受极端工况影响,轮齿表面极易引发剥落缺陷,改变齿轮副啮合刚度,严重影响其工作性能和传动效率.针对轮齿表面剥落形貌演变过程中的齿轮副啮合刚度,以拓展后边缘线与原矩形剥落边缘线夹角描述剥落故障演变,结合势能法构建了含剥落故障齿轮副的啮合刚度计算模型.结果表明,当齿轮副发生齿面剥落时,会使剥落区域参与的啮合区间啮合刚度减小,并且随着剥落参数的增大,齿轮啮合刚度减小趋势增大;当剥落区域沿齿轮副轴向中心面不对称时,齿轮易发生扭转变形而产生扭转刚度;同时,由于摩擦力存在,剥落区域边缘会进一步拓展,使剥落区域的宽度增大,导致齿轮副时变啮合刚度曲线变化的区间范围增大.     

中性盐浴渗钒层的耐磨性和磨损机理研究

本文研究了经中性盐浴渗钒处理所得的渗钒层，在不同载荷下的耐磨性及磨痕形貌，并初步探讨了渗钒层的磨损机理。结果表明，渗钒层的耐磨性明显高于渗硼层，其磨损机理为疲劳剥落磨损。     

高度稳定化β型阻燃钛合金Ti40的氧化和氧化层剥落机理

对高度稳定化β型阻燃钛合金Ti40的氧化机理和氧化层剥落机理进行研究表明：合金氧化增重随温度升高明显增加,至1050℃反而降低;600℃的氧化膜主要为TiO2和V2O5,高于700℃氧化,因V2O5的挥发,氧化膜主要为TiO2,随温度升高,氧化物晶粒粗化,氧化膜疏松多孔,与基体黏附性降低,不低于900℃时开裂和剥落,不低于800℃氧化,氧化层疏松还存在SiO化合物,温度升高,SiO数量增多,由圆形球变为星形,至1050℃随氧化层剥落而消失;剥落后的基体氧化层仍为疏松状,有不连续分布的Cr2O3膜存在,同时还分析了Ti40合金不抗氧化的原因及氧化机理,提出了氧化机理模型。在分析氧化膜内应力产生及内应力释放机制基础上,提出了Ti40合金氧化层开裂、剥落机理。     

等离子喷涂ZrO2—NiCoCrAlY梯度热障涂层的抗热震性及失效机理

研究了ZrO2-NiCoCrAlY热障涂层的抗热震性和热震失效机理。实验结果表明,梯度热隙涂层能明显延缓热震裂纹的形成和扩展,具有较高的抗热震性。热震裂纹形成与扩展主要在粘结层与基体的界面处。随热循环次数的增加,热震裂纹可在表面陶瓷层内和陶瓷层与过渡层的界面处形成。实验表明热障涂层热震失效的过程主要是裂纹形成、扩展及涂层剥落,粘结层的氧化是导致涂层剥落失效的重要原因。     

5CrMnMo钢膏剂硼铝共渗层的高温磨损特性

研究了5CrMnMo钢膏剂硼铝共渗层的高温磨损特性,结果表明,渗层磨损机制以疲劳剥落为主,兼有磨料磨损,剥落裂纹源于层中疏松、孔洞等缺陷处,并在周期机械应力周期热应力作用下扩展。